DE3512359A1 - Drive and positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
Antriebs- und Positioniervorrichtung Drive and positioning device
Die Erfindung richtet sich auf eine Antriebs- und Positioniervorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention is directed to a drive and positioning device according to the preamble of claim 1.
Derartige Vorrichtungen werden in beachtlichem Umfang bei Werkzeug-, Bearbeitungs- und Handhabungsmaschinen eingesetzt. Mit ihrer Hilfe wird z.B. ein Werkzeug über einen definierten Weg an einem Werkstück vorbeibewegt oder umgekehrt.Such devices are used to a considerable extent in tool, Processing and handling machines used. With their help, e.g. a Tool moves past a workpiece over a defined path or vice versa.
Bei derartigen Vorrichtungen müssen aus sicherheitstechnischen Gründen Endschalter vorgesehen sein, welche den Weg des angetriebenen Werkzeugs od.dgl. begrenzen, um unter anderem sicherzustellen, daß der Antrieb nicht durch Festfahren unbrauchbar wird. Vor allem in Verbindung mit automatischen Steuerungen muß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen sein, mit welcher ein sogenannter Synchronisations- oder Nullungsvorgang durchgeführt werden kann, d.h. die elektronisch ausgegebenen und eingegebenen Signale müssen beim Einschalten in Übereinstimmung mit eine definierten mechanischen Position gebracht werden. Letztlich ist es für viele Anwendungszwecke erforderlich, daß eine schnelle Erfassung der Grob lauge des zu positionierenden Werkzeugs od.dgl. möglich ist, d.h. eine schnelle Erfassung eines kleineren Bereichs des Bearbeitungsweges, in welchem sich das Werkzeug od.dgl. befindet.With such devices must for safety reasons Limit switches may be provided, which or the like the path of the powered tool. limit in order to ensure, among other things, that the drive does not get stuck becomes unusable. Must continue, especially in connection with automatic controls a device can be provided with which a so-called synchronization or zeroing process can be carried out, i.e. electronically Output and input signals must match when switched on can be brought into a defined mechanical position. Ultimately it is for Many applications require that rapid detection of the coarse liquor of the tool to be positioned or the like. is possible, i.e. rapid acquisition a smaller area of the machining path in which the tool or the like. is located.
Zur Realisierung der vorstehend in Umrissen aufgezeigten Anforderungen sind bekannte derartige Vorrichtungen mit einem Elektromotor und einem dessen Welle zugeordneten inkrementalen Drehgeber versehen. Derartige Drehgeber geben z.B. bei jeder Umdrehung ein den Beginn bzw. das Ende der Umdrehung anzeigendes Nullsignal und während'jeder Umdrehung eine Mehrzahl von Signalen ab, wobei durch die phasenversetzte Abgabe zweier derartiger Signale eine Abfrage der Drehrichtung ermöglicht wird. Die Frequenz der von einem derartigen inkrementalen Drehgeber abgegebenen Signale ist entsprechend der hohen Drehzahl der Welle des Elektromotors sehr hoch. Diese Signale ermöglichen eine Drehzahlerfassung und die erwähnte Drehrichtungserfassung, nicht jedoch die Ermittlung solcher Daten, welche mit der Absolutposition des angetriebenen Werkzeugs od.dgl. korreliert sind.To meet the requirements outlined above are known such devices with an electric motor and its shaft assigned incremental encoder. Such encoders include, for example every revolution a zero signal indicating the beginning or the end of the revolution and from a plurality of signals during each revolution, the phase shifted by the Issuing two such signals enables the direction of rotation to be queried. The frequency of the signals emitted by such an incremental rotary encoder is very high according to the high speed of the shaft of the electric motor. These Signals enable speed detection and the mentioned direction of rotation detection, However, not the determination of such data, which with the absolute position of the driven Tool or the like. are correlated.
Um auch solche Daten zu erfassen, ist es bekannt, längs des Arbeitsweges mechanisch von dem angetriebenen Werkzeug od.dgl. betätigte Endschalter vorzusehen.In order to also record such data, it is known along the way to work mechanically from the driven tool or the like. operated limit switches to be provided.
Weiterhin ist es bekannt, längs des Arbeitsweges Referenzpunkte auszubilden, welche z.B. durch das angetriebene Werkzeug od.dgl. ausgelöste Sensoren aufweisen. Letztlich werden zur Erfassung der Groblage längs eines z.B. linearen Arbeitsweges maßstabartige Einrichtungen angeordnet, welche optisch, elektrisch oder mechanisch die Erfassung der Ist-Position des angetriebenen Werkzeugs od.dgl. ermöglichen.It is also known to form reference points along the work path, which e.g. by the power tool or the like. triggered sensors exhibit. Ultimately, the coarse position is recorded along a linear work path, for example scale-like devices arranged, which optically, electrically or mechanically the detection of the actual position of the driven tool or the like. enable.
Die vorbekannten Lösungen ermöglichen dementsprechend unabhängig von einem gegebenenfalls zwischen dem Antriebsmotor und dem angetriebenen Werkzeug od.dgl.The previously known solutions enable accordingly regardless of an optionally between the drive motor and the driven tool or the like.
auftretenden Getriebespiel die tatsächliche Ist-Position zu erfassen. Sie weisen aber durchweg den grundsätzlichen Nachteil auf, daß sie eine Montage unabhängig von der Antriebseinheit individuell an der anzutreibenden Vorrichtung erforderlich machen. Eine derartige Montage ist zeit- und kostenaufwendig und naturgemäß sind derartige extern angeordnete Bauteile einer nicht unbeachtlichen Gefahr von Verschmutzung oder anderweitiger Beschädigung ausgesetzt. Zudem ergeben sich Nachteile in der Handhabung, weil nämlich beim Einschalten eines derartigen Antriebs ein Referenzpunkt der bekannten Art erst durch unter Umständen langwieriges Hin- und Herfahren erfaßt werden kann, so daß anschließend erst der eigentliche automatische Antrieb erfolgt.occurring gear backlash to detect the actual actual position. But they all have the fundamental disadvantage that they require assembly independently of the drive unit individually on the device to be driven make necessary. Such an assembly is time-consuming and costly and naturally such externally arranged components are a not inconsiderable risk of Exposed to contamination or other damage. There are also disadvantages in handling, because namely a reference point when switching on such a drive the known type only detected by sometimes tedious back and forth can be so that the actual automatic drive only takes place afterwards.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung so auszugestalten, daß ein problemloser Anbau an ganz unterschiedliche anzutreibende Maschinen gewährleistet ist, und daß die Steuerung ohne weiteres an unterschiedliche Bewegungsabläufe und Problemstellungen anpaßbar ist.Proceeding from this, the invention is based on the object of such a Design the device so that a problem-free attachment to very different machines to be driven is guaranteed, and that the control is readily available different movement sequences and problems can be adapted.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Eine dementsprechend ausgestaltete Vorrichtung umfaßt sämtliche für die Steuerung erforderlichen Geber und kann als Ganzes an eine anzutreibende Welle angeflanscht werden.This object is achieved according to the invention by the characterizing Part of claim 1. A device designed accordingly includes all for the controller required encoder and can be connected as a whole to a shaft to be driven be flanged.
Dies bedeutet, daß die gesamte Montage werkseitig erfolgt und dementsprechend keine aufwendigen, individuellen Nachmontagen und Justierungen erforderlich sind. Darüber hinaus wird durch die in unmittelbarer mechanischer Antriebsverbindung mit der anzutreibenden Welle stehende Hilfswelle ein zwar hinreichend genauer Abgriff der Ist-Position der anzutreibenden Welle ermöglicht, dennoch ist der hierfür zu erbringende konstruktive Aufwand verhältnimäßig gering.This means that the entire assembly is done at the factory and accordingly no complex, individual re-assemblies and adjustments are required. In addition, through the in direct mechanical drive connection with the auxiliary shaft to be driven is a sufficiently precise tap enables the actual position of the shaft to be driven, but this is still closed The constructive effort involved is relatively low.
Anspruch 2 gibt eine einfache Möglichkeit an, wie die Bewegung der Hilfswelle und damit die Bewegung und die Ist-Position der Hauptwelle bzw. der anzutreibenden Welle erfaßt werden kann.Claim 2 indicates a simple way of moving the Auxiliary shaft and thus the movement and the actual position of the main shaft or the one to be driven Wave can be detected.
Eine besonders einfache und betriebssichere Ausgestaltung der Markierungen einerseits und der Sensoren andererseits gibt Anspruch 3 an. Grundsätzlich ist es selbstverständlich aber auch vorstellbar, die Sensoren z.B. als Reflexlichtschranken und die Markierungen als reflektierende bzw. nichtreflektierende Flächen auszubilden, oder aber die Markierungen z.B.A particularly simple and reliable design of the markings on the one hand and the sensors on the other hand, claim 3 indicates. Basically it is Of course, but also conceivable, the sensors e.g. as reflex light barriers and to design the markings as reflective or non-reflective surfaces, or the markings e.g.
durch Magnete und die Sensoren durch Hall-Sonden od.dgl. zu bilden.by magnets and the sensors by Hall probes or the like. to build.
Die gemäß Anspruch 4 vorgesehenen beiden Hilfswellen machen es möglich, von der einen Hilfswelle z.B.The two auxiliary shafts provided according to claim 4 make it possible from one auxiliary shaft e.g.
eine Referenzpunkt-Information und von der anderen Hilfswelle eine Groblage-Information über entsprechende Sensoren ab zugreifen.reference point information and one from the other auxiliary shaft Access coarse position information via appropriate sensors.
Eine gemäß Anspruch 5 vorgesehene Verstellbarkeit der Markierungen und/oder der Sensoren kann am einfachsten durch eine Winkellageverstellbarkeit der Sensoren um die die Markierungen tragenden Scheiben realisiert werden. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, Endschalter-Informationen abzugreifen, wobei die Endlagen je nach zu bewerkstelligender Aufgabe unterschiedlich eingestellt werden können.An adjustability of the markings provided according to claim 5 and / or the sensors can be the easiest through an angular position adjustability of the sensors around the discs carrying the markings. To this Way it is e.g. possible to access limit switch information, whereby the limit positions can be set differently depending on the task to be accomplished.
Die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Auswerteeinrichtung ermöglicht es durch logische Verknüpfung aus den zur Verfügung stehenden Informationen sekundär Signale für die Steuerung abzuleiten.The evaluation device provided according to claim 6 makes it possible secondary through logical links from the available information Derive signals for the controller.
Weitere merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung.Further features, advantages and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment with reference to FIG Drawing.
Dabei zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 2 eine blockschaltbildartige Darstellung zur Veranschaulichung der Auswertung der abgegriffenen Signale.1 shows a schematic representation of the invention Device, and FIG. 2 shows a block diagram-like representation for the purpose of illustration the evaluation of the tapped signals.
Eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Elektromotor 1 mit einem inkrementalen Drehgeber 2 und einem nachgeordneten Getriebe 3 Die Abtriebswelle 4 des Getriebes 3 ist über einen lediglich schematisch dargestellten Flansch 5 mit einer anzutreibenden Welle verbunden, wobei im Ausführungsbeispiel eine Kugelrollspindel 6 mit einem ein Werkzeug od.dgl. tragenden Schlitten 7 dargestellt ist.An apparatus shown in Fig. 1 comprises an electric motor 1 with an incremental encoder 2 and a downstream gear 3 The output shaft 4 of the transmission 3 is connected via a flange 5, which is only shown schematically one connected shaft to be driven, with a ball screw spindle in the exemplary embodiment 6 with a tool or the like. bearing carriage 7 is shown.
Parallel zu der Abtriebswelle sind eine erste Hilfswelle 8 und eine zweite Hilfswelle 9 angeordnet.In parallel with the output shaft are a first auxiliary shaft 8 and one second auxiliary shaft 9 arranged.
Der Antrieb der ersten Hilfswelle 8 wird über die Zahnräder 10 und 11 direkt von der Abtriebswelle 4 abgeleitet, während der Antrieb der Hilfswelle 9 über die Zahnräder 12 und 13 von der ersten Hilfswelle 8 abgeleitet wird.The drive of the first auxiliary shaft 8 is via the gears 10 and 11 derived directly from the output shaft 4, while the drive of the auxiliary shaft 9 is derived from the first auxiliary shaft 8 via the gears 12 and 13.
Die erste Hilfswelle 8 trägt eine Scheibe 14 mit einer als Markierung dienenden Ausnehmung 15, wobei die Scheibe 14 mit der Hilfswelle 8 drehfest verbunden ist. Eine seitlich der Scheibe 14 ortsfest angeordnete Gabellichtschranke 16 weist in an sich bekannter Weise einen im einzelnen nicht dargestellten Lichtsender und -empfänger auf, wobei auf den Empfänger nur dann Licht auftrifft, wenn sich die Ausnehmung 15 im Bereich der Gabellichtschranke 16 befindet.The first auxiliary shaft 8 carries a disk 14 with a mark serving recess 15, wherein the disc 14 rotatably connected to the auxiliary shaft 8 is. A fork light barrier 16 which is arranged in a stationary manner on the side of the disk 14 has in a manner known per se a light transmitter and not shown in detail -receiver on, whereby light only hits the receiver when the Recess 15 is located in the area of the fork light barrier 16.
Entsprechend aufgebaute Gabellichtschranken 17 bis 22 sind im Bereich einer Scheibe 23 ortsfest angeordnet, welche ihrerseits drehfest mit der Hilfswelle 9 verbunden ist. Die Scheibe 23 weist an ihrer Peripherie als Markierung eine umlaufende Ausnehmung 24 auf, welche einen definierten Winkelbereich abdeckt.Fork light barriers 17 to 22 constructed accordingly are in the area a disk 23 arranged stationary, which in turn rotatably with the auxiliary shaft 9 is connected. The disk 23 has a circumferential marking on its periphery Recess 24 which covers a defined angular range.
Die gesamte vorstehend beschriebene Anordnung ist von einem gemeinsamen Gehäuse 25 umgeben.The entire arrangement described above is of a common one Housing 25 surrounded.
Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, werden von den um die Scheibe 23 angeordneten Gabellichtschranken 17 bis 22 Signale abgegeben, welche dem Schaltzustand 0 oder 1 entsprechen, je nachdem ob sich die Scheibe 23 selbst oder die Ausnehmung 24 im Bereich einer bestimmten Gabellichtschranke befindet.As shown schematically in Fig. 2, are of the around the disc 23 arranged fork light barriers 17 to 22 signals issued, which correspond to the switching state 0 or 1, depending on whether the disk 23 itself or the recess 24 is located in the area of a certain fork light barrier.
Bei Verwendung von sechs Lichtschranken wie im Ausführungsbeispiel entsteht hierdurch ein sechsstelliger Code, welcher durch einen Codewandler 26 in einen vierstelligen Code ohne Informationsverlust umgesetzt werden kann. Die Signale in Form eines vierstelligen Code werden einer Auswerteeinrichtung 27 zugeführt.When using six light barriers as in the exemplary embodiment This creates a six-digit code which is converted into a code converter 26 in a four-digit code can be implemented without any loss of information. The signals in the form of a four-digit code are fed to an evaluation device 27.
Der Auswerteeinrichtung 27 wird auch das Signal der Gabellichtschranke 16 ebenso wie das Nullsignal des inkrementalen Drehgebers 2 zugeführt. Durch eine logische UND-Verknüpfung in der Einrichtung 28 zwischen den Signalen aus der Gabellichtschranke 16 und dem Nullsignal des inkrementalen Drehgebers 2 wird eine Mehrzahl von Nullpunkten definiert. Eine derartige Mehrzahl von Nullpunkten bietet den Vorteil, daß der Nullungs- oder Synchronisationsvorgang sehr schnell durchgeführt werden kann, weil keine große Wegstrecke zur Erreichung eines Nullpunktes zurückgelegt werden muß. Bei stark untersetzten Antrieben wird hierdurch also ein erheblicher Zeitvorteil erreicht.The evaluation device 27 also receives the signal from the fork light barrier 16 as well as the zero signal of the incremental rotary encoder 2. By a logical AND link in device 28 between the signals from the fork light barrier 16 and the zero signal of the incremental rotary encoder 2 is a plurality of zero points Are defined. Such a plurality of zero points offers the advantage that the zeroing or synchronization process can be carried out very quickly because no large Distance must be covered to reach a zero point. With very squat A considerable time advantage is achieved in this way for drives.
Durch eine weitere logische Verknüpfung mit den Signalen aus den Gabel lichtschranken 17 bis 22 ist es möglich, sowohl eine Groblagenerfassung als auch eine Endabschaltung zu realsieren.By a further logical connection with the signals from the fork light barriers 17 to 22 it is possible to detect both coarse positions and to implement a limit switch.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, an einer der Scheiben 23 bzw. 14 zwangsweise betätigte, mechanische Endschalter anzuordnen.In principle, it is also conceivable to use one of the disks 23 or 14 forcibly operated mechanical limit switches to be arranged.
In jedem Fall ermöglicht es die erfindungsgemäße Ausgestaltung, die gesamte Vorrichtung ohne Verdrahtungsaufwand und ohne die Notwendigkeit der Anbringung von Kontakten an einer anzutreibenden Maschine die erfindungsgemäße Antriebs- und Positioniervorrichtung mit einer derartigen Maschine zu verbinden.In any case, the configuration according to the invention enables the entire device without wiring and without the need for attachment of contacts on a machine to be driven, the inventive drive and To connect positioning device with such a machine.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853512359 DE3512359A1 (en) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | Drive and positioning device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19853512359 DE3512359A1 (en) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | Drive and positioning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3512359A1 true DE3512359A1 (en) | 1986-10-16 |
Family
ID=6267317
Family Applications (1)
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| DE19853512359 Withdrawn DE3512359A1 (en) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | Drive and positioning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3512359A1 (en) |
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